JPH0750275A - Integrated circuit and its thin film forming equipment - Google Patents
Integrated circuit and its thin film forming equipmentInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、基板上にバリア層を
介してアルミ配線層が形成された集積回路およびその薄
膜形成装置に関し、特にバリア層の構成に特徴を有する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated circuit in which an aluminum wiring layer is formed on a substrate via a barrier layer and a thin film forming apparatus therefor, and is particularly characterized by the structure of the barrier layer.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から一般に、LSI(大規模集積回
路)のシリコン基板と配線層との境界には、配線層の配
線材料がシリコン基板中に拡散するのを防止するため、
および配線材料とシリコン基板との電気的コンタクトを
確保するために、窒化チタン等の材料でなるバリア層も
しくは密着層が形成されている。そして、LSIの微細
化が進むにつれ設計ルールはハーフミクロンに達し、良
好なバリア性およびコンタクトが確保でき、バリア層の
上に配線層を埋め込み性良く形成する方法が要求されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to prevent the wiring material of a wiring layer from diffusing into the silicon substrate at the boundary between the silicon substrate of the LSI (Large Scale Integrated Circuit) and the wiring layer,
In addition, a barrier layer or an adhesion layer made of a material such as titanium nitride is formed in order to secure electrical contact between the wiring material and the silicon substrate. As the miniaturization of LSI progresses, the design rule reaches half micron, and a method of forming a wiring layer on the barrier layer with a good burying property is required, which can secure good barrier properties and contacts.
【0003】図5は例えば「セミコン関西・京都技術セ
ミナー90講演予稿集」(June22.1990)に
示されたこの種の従来の集積回路の構成を示す断面図で
ある。図において、1はシリコン基板、2はこのシリコ
ン基板1上に形成された絶縁層で、コンタクトホール2
aが所定の個所に配置されている。3は絶縁層2上で且
つコンタクトホール2aを介してシリコン基板1と接続
するように形成され、アルミニウム・シリコン・銅等の
合金でなる配線層、4はこの配線層3とシリコン基板1
との間に介在され窒化チタンでなるバリア層である。FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional integrated circuit of this kind shown in, for example, "Semicon Kansai / Kyoto Technical Seminar 90 Lecture Proceedings" (June 22.1990). In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is an insulating layer formed on the silicon substrate 1, and a contact hole 2
a is arranged at a predetermined position. A wiring layer 3 is formed on the insulating layer 2 so as to be connected to the silicon substrate 1 via the contact hole 2a, and a wiring layer 4 made of an alloy of aluminum, silicon, copper or the like is provided.
Is a barrier layer made of titanium nitride, which is interposed between and.
【0004】上記のように構成された従来の集積回路の
バリア層4は、シリコン基板1上に絶縁層2を形成した
後、この上から例えばスパッタリング法、CVD法等
で、窒化チタンを所定の厚さだけ被膜することにより形
成されている。The barrier layer 4 of the conventional integrated circuit configured as described above is formed by forming the insulating layer 2 on the silicon substrate 1 and then depositing titanium nitride into a predetermined layer on the insulating layer 2 by, for example, a sputtering method or a CVD method. It is formed by coating only the thickness.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の集積回路は以上
のように構成されているので、バリア層4は、設計ルー
ルが小さくなり薄膜化が進んだ場合、面内での特性のば
らつきが顕著になったり、コンタクトホール2a内で良
好なステップカバレッジを確保できなくなり、シリコン
基板1と配線層3との相互作用および拡散作用を抑制す
ることができず、又、バリア層4を被膜した後に配線層
3をコンタクトホール2aに埋め込むことができないと
いう問題点があった。Since the conventional integrated circuit is constructed as described above, when the design rule of the barrier layer 4 becomes smaller and the thickness of the barrier layer 4 becomes thinner, the in-plane characteristic variation becomes remarkable. Or the good step coverage cannot be secured in the contact hole 2a, the interaction between the silicon substrate 1 and the wiring layer 3 and the diffusion function cannot be suppressed, and the wiring is formed after the barrier layer 4 is coated. There is a problem that the layer 3 cannot be embedded in the contact hole 2a.
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、良好なステップカバレッジを確
保でき、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込む
ことを可能にするバリア層を有した集積回路およびその
薄膜形成装置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in order to solve the above problems, and has a barrier layer which can secure good step coverage and can satisfactorily bury a wiring layer in a contact hole. An object is to provide an integrated circuit and a thin film forming apparatus thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る集積回路は、バリア層を基板からアルミ配線層に向か
ってチタン層、窒化チタン層およびアルミ配線層のアル
ミニウムとで合金を形成しアルミニウムの融点を低下さ
せる金属層で構成したものである。According to a first aspect of the present invention, in an integrated circuit, a barrier layer is formed from a substrate toward an aluminum wiring layer to form an alloy with a titanium layer, a titanium nitride layer and an aluminum wiring layer. It is composed of a metal layer that lowers the melting point of aluminum.
【0008】又、この発明の請求項2に係る集積回路
は、バリア層を基板からアルミ配線層に向かってチタン
層、窒化チタン層およびアルミニウムとアルミ配線層の
アルミニウムの融点を低下させる金属とで形成されるア
ルミ合金層で構成したものである。In the integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the barrier layer is made of a titanium layer, a titanium nitride layer and aluminum and a metal for lowering the melting point of aluminum in the aluminum wiring layer from the substrate toward the aluminum wiring layer. The aluminum alloy layer is formed.
【0009】又、この発明の請求項3に係る集積回路
は、請求項2において、アルミ合金層を形成するアルミ
ニウムおよびアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下
させる金属を、ICB法により同時に蒸着するようにし
たものである。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the metal for lowering the melting point of aluminum forming the aluminum alloy layer and aluminum of the aluminum wiring layer is simultaneously deposited by the ICB method. It is the one.
【0010】又、この発明の請求項4に係る集積回路の
薄膜形成装置は、所定の真空度に保持され基板が収納さ
れた真空槽内に、チタンのイオン化された蒸気またはイ
オン化クラスターを基板上に照射して蒸着させる第1の
クラスター型イオン源と、アルミニウムと合金を形成す
ることによりアルミニウムの融点を低下させる金属のイ
オン化された蒸気またはイオン化クラスターを基板上に
照射して蒸着させる第2のクラスター型イオン源と、ア
ルミニウムのイオン化された蒸気またはイオン化クラス
ターを基板上に照射して蒸着させる第3のクラスター型
イオン源と、基板上近傍に窒素ガスを導入する窒素ガス
導入手段とを備えたものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus for an integrated circuit, wherein an ionized vapor or ionized cluster of titanium is placed on a substrate in a vacuum chamber which is maintained at a predetermined vacuum degree and accommodates the substrate. A first cluster-type ion source for irradiating and depositing on a substrate, and a second cluster-type ion source for irradiating and depositing an ionized vapor or ionized cluster of a metal that lowers the melting point of aluminum by forming an alloy with aluminum on the substrate. A cluster type ion source, a third cluster type ion source for irradiating and vaporizing aluminum ionized vapor or ionized clusters on the substrate, and a nitrogen gas introducing means for introducing nitrogen gas near the substrate were provided. It is a thing.
【0011】[0011]
【作用】この発明の請求項1における集積回路のバリア
層の最上層に配設される金属層は、配線層形成時に、ア
ルミ配線層のアルミニウムと反応して合金化することに
より、アルミ配線層の融点を低下させる。The metal layer disposed on the uppermost layer of the barrier layer of the integrated circuit according to claim 1 of the present invention reacts with aluminum of the aluminum wiring layer to form an alloy when the wiring layer is formed. Lowers the melting point of.
【0012】又、この発明の請求項2における集積回路
のバリア層の最上層に配設されるアルミ合金層は、配線
層形成時に、アルミ配線層のアルミニウムと反応して合
金化することにより、アルミ配線層の融点を低下させ
る。Further, the aluminum alloy layer disposed on the uppermost layer of the barrier layer of the integrated circuit according to claim 2 of the present invention reacts with aluminum of the aluminum wiring layer to form an alloy when the wiring layer is formed, Lower the melting point of the aluminum wiring layer.
【0013】又、この発明の請求項3における集積回路
のバリア層の最上層に配設されるアルミ合金層を形成す
るアルミニウムおよび金属は、ICB法により同時に蒸
着される。Further, the aluminum and the metal forming the aluminum alloy layer provided on the uppermost layer of the barrier layer of the integrated circuit according to claim 3 of the present invention are simultaneously vapor-deposited by the ICB method.
【0014】又、この発明の請求項4における集積回路
の薄膜形成装置の第1のクラスター型イオン源は、バリ
ア層の一部を構成するチタン層を形成し、又、窒素ガス
導入手段はチタン層の表面近傍に窒素を導入することに
より窒化チタン層を形成し、又、第2のクラスター型イ
オン源は金属層又はアルミ合金層を形成し、又、第3の
クラスター型イオン源はアルミ配線層を形成する。The first cluster type ion source of the thin film forming apparatus for an integrated circuit according to claim 4 of the present invention forms a titanium layer forming a part of the barrier layer, and the nitrogen gas introducing means is titanium. A titanium nitride layer is formed by introducing nitrogen near the surface of the layer, the second cluster type ion source forms a metal layer or an aluminum alloy layer, and the third cluster type ion source forms an aluminum wiring. Form the layers.
【0015】[0015]
実施例1.以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図1はこの発明の実施例1における集積回路の構
成を示す断面図である。図において、図5に示す従来装
置と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。5
はシリコン基板1と配線層3との間に介在されるバリア
層で、シリコン基板1側から配線層3側に向かって順次
配設されるチタン層5a、窒化チタン層5bおよびシリ
コン層5cで構成されている。Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a sectional view showing the structure of an integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those of the conventional device shown in FIG. 5
Is a barrier layer interposed between the silicon substrate 1 and the wiring layer 3, and is composed of a titanium layer 5a, a titanium nitride layer 5b and a silicon layer 5c which are sequentially arranged from the silicon substrate 1 side toward the wiring layer 3 side. Has been done.
【0016】図2は図1における集積回路の薄膜を形成
するための薄膜形成装置の概略構成を模式的に示す図で
ある。図において、11は所定の真空度に保持された真
空槽、12はこの真空槽11の上方に回転保持機構13
によって回転可能に保持された基板、14はこの基板1
2を加熱する加熱ヒータ、15は真空槽11を貫通する
とともに基板12の表面近傍に開口を有し窒素ガスを導
入するためのガス導入管、16はこのガス導入管15内
を流れる窒素ガスの流量を調整する流量調整バルブ、1
7は真空槽11の下部に連結され真空槽11内の真空度
を調整するための真空排気系である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus for forming a thin film of the integrated circuit in FIG. In the figure, 11 is a vacuum chamber held at a predetermined vacuum degree, 12 is a rotary holding mechanism 13 above the vacuum chamber 11.
A substrate rotatably held by the substrate, 14 is the substrate 1
A heater for heating 2; 15 is a gas introducing pipe that penetrates the vacuum chamber 11 and has an opening near the surface of the substrate 12 for introducing nitrogen gas; 16 is a gas introducing pipe for introducing nitrogen gas. Flow rate adjustment valve to adjust the flow rate, 1
Reference numeral 7 denotes a vacuum exhaust system which is connected to a lower portion of the vacuum chamber 11 for adjusting the degree of vacuum in the vacuum chamber 11.
【0017】18、19、20は電子ビームの流れを開
閉するシャッター、21、22、23は各るつぼ21
a、22a、23a内に蒸着物質としてチタン21b、
シリコン22b、アルミニウム23bをそれぞれ保有
し、各蒸着物質21b、22b、23bのイオン化され
た蒸気またはイオン化クラスターを各シャッター18、
19、20を介し、基板12に向けて照射する第1、第
2および第3のクラスター型イオン源である。Reference numerals 18, 19, 20 denote shutters for opening and closing the flow of the electron beam, and 21, 22, 23 denote crucibles 21, respectively.
titanium 21b as a vapor deposition material in a, 22a, 23a,
Each of the shutters 18 holds a silicon 22b and an aluminum 23b, and an ionized vapor or ionized cluster of each vapor deposition material 21b, 22b, 23b is provided in each shutter 18,
First, second and third cluster type ion sources for irradiating the substrate 12 via 19, 20.
【0018】又、24はるつぼ21aの上方に形成され
たノズル、25はるつぼ21aの周囲に配設される加熱
用フィラメント、26はこの加熱用フィラメント25の
周囲を覆うように配設された熱シールド板で、これら2
1a、21b、24〜26で蒸気発生源27を構成して
いる。28はノズル24から噴出されるチタン21bの
蒸気によって形成されるクラスター(塊状原子集団)、
29は電子ビームを放出する電子ビーム放出フィラメン
ト、30はこの電子ビーム放出フィラメント29から電
子を引き出して加速する電子ビーム引き出し電極、31
は電子ビーム放出フィラメント29の周囲を覆うように
配設された熱シールド板で、これら29、30、31で
クラスターイオン化手段32を構成している。Further, 24 is a nozzle formed above the crucible 21a, 25 is a heating filament disposed around the crucible 21a, and 26 is heat disposed so as to cover the periphery of the heating filament 25. These two with a shield plate
A vapor generating source 27 is composed of 1a, 21b, and 24-26. 28 is a cluster (lumped atomic group) formed by vapor of titanium 21b ejected from the nozzle 24,
Reference numeral 29 is an electron beam emitting filament for emitting an electron beam, 30 is an electron beam extracting electrode for extracting and accelerating electrons from the electron beam emitting filament 29, 31
Is a heat shield plate arranged so as to cover the periphery of the electron beam emitting filament 29, and these 29, 30, 31 constitute a cluster ionization means 32.
【0019】又、33はクラスターイオン化手段32に
よりイオン化されたイオン化クラスター40を電界で加
速し、運動エネルギーを付与する加速電極、34は加熱
用フィラメント25用の第1の交流電源、35はるつぼ
21aの電位を加熱フィラメント25に対して正にバイ
アスする第1の直流電源、36は電子ビーム放出フィラ
メント29用の第2の交流電源、37は電子ビーム放出
フィラメント29の電位を電子ビーム引き出し電極30
に対して負にバイアスする第2の直流電源、38はるつ
ぼ21aおよび電子ビーム引き出し電極30の電位を加
速電極33に対して正にバイアスする第3の直流電源
で、これら各電源34〜38により電源装置39は構成
されている。そして、この電源装置39によって駆動さ
れる蒸気発生源27およびクラスターイオン化手段32
により前述の第1のクラスター型イオン源21は構成さ
れている。なお、第2および第3のクラスター型イオン
源22、23については、第1のクラスター型イオン源
21と同様なので説明は省略するが、各クラスター型イ
オン源21〜23は図3に示すように、基板12に対し
て対称な位置に配設されている。Further, 33 is an acceleration electrode for accelerating the ionized cluster 40 ionized by the cluster ionization means 32 with an electric field to give kinetic energy, 34 is the first AC power source for the heating filament 25, and 35 is the crucible 21a. Is positively biased with respect to the heating filament 25, 36 is a second AC power source for the electron beam emission filament 29, and 37 is the potential of the electron beam emission filament 29.
Is a second DC power source that is biased negatively with respect to the third DC power source 38 that biases the potentials of the crucible 21a and the electron beam extraction electrode 30 positively with respect to the acceleration electrode 33. The power supply device 39 is configured. Then, the vapor generation source 27 and the cluster ionization means 32 driven by the power supply device 39.
The above-mentioned first cluster type ion source 21 is constituted by the above. The second and third cluster-type ion sources 22 and 23 are similar to the first cluster-type ion source 21, and therefore description thereof will be omitted, but each of the cluster-type ion sources 21 to 23 is as shown in FIG. , Are arranged symmetrically with respect to the substrate 12.
【0020】次に、上記のように構成された薄膜形成装
置の動作について説明する。まず、真空排気系17によ
って真空槽11内を1×10-6Torr程度の真空度に
なるまで排気した後、基板12を加熱ヒータ14により
加熱して、回転保持機構13により図3において矢印で
示す方向に回転させる。次いで、各シャッター18、1
9、20を閉の状態で、蒸着物質としてチタン21b、
シリコン22b、アルミニウム23bがそれぞれ充填さ
れた各るつぼ21a、22a、23aへ、すなわち、例
えば第1のクラスター型イオン源21の場合は、るつぼ
21aへ、加熱用フィラメント25から放出される電子
を、第1の直流電源35から印加される電界によって加
速し、衝突させながらるつぼ21a内の蒸気圧が数To
rrになるまで加熱する。Next, the operation of the thin film forming apparatus configured as described above will be described. First, the inside of the vacuum chamber 11 is evacuated by the vacuum evacuation system 17 to a vacuum degree of about 1 × 10 −6 Torr, and then the substrate 12 is heated by the heater 14, and the rotation holding mechanism 13 indicates an arrow in FIG. Rotate in the direction shown. Then, each shutter 18, 1
With 9 and 20 closed, titanium 21b as a vapor deposition material,
Electrons emitted from the heating filament 25 are supplied to the respective crucibles 21a, 22a and 23a respectively filled with silicon 22b and aluminum 23b, that is, in the case of the first cluster type ion source 21, to the crucible 21a. 1 is accelerated by the electric field applied from the DC power supply 35, and the vapor pressure in the crucible 21a is several To while colliding.
Heat to rr.
【0021】この加熱によって、るつぼ21a内のチタ
ン21bは蒸発してノズル24から真空槽11内に噴射
される。このようにして噴射されたチタン21bの蒸気
は、ノズル24を通過する際に断熱膨張により過冷却状
態を起こし、クラスター28を形成する。このクラスタ
ー28は電子ビームフィラメント29から放出される電
子ビームによって、一部がイオン化されイオン化クラス
ター40となる。このイオン化クラスター40はイオン
化されていない残りのクラスター28とともに、加速電
極33で形成される電界によって加速される。この状態
でシャッター18を開の状態に切り替えると、これらイ
オン化クラスター40およびクラスター28は基板12
の表面に照射され衝突することによって、基板12の表
面にはチタン21bの薄膜、すなわち、図1に示すよう
にチタン層5aが形成される。By this heating, the titanium 21b in the crucible 21a is evaporated and jetted from the nozzle 24 into the vacuum chamber 11. The vapor of the titanium 21b thus injected causes a supercooled state due to adiabatic expansion when passing through the nozzle 24, and forms a cluster 28. The cluster 28 is partially ionized by the electron beam emitted from the electron beam filament 29 to become an ionized cluster 40. This ionized cluster 40 is accelerated by the electric field formed by the acceleration electrode 33 together with the remaining non-ionized cluster 28. If the shutter 18 is switched to the open state in this state, the ionized clusters 40 and the clusters 28 will be separated from the substrate 12.
By irradiating and colliding with the surface of, the thin film of titanium 21b, that is, the titanium layer 5a as shown in FIG. 1, is formed on the surface of the substrate 12.
【0022】次いで、流量調整バルブ16を開き、真空
槽11内にガス導入管15より窒素ガスを基板12の表
面近傍に導入し、この窒素ガスと照射されるイオン化ク
ラスター40およびクラスター28とを基板12上で反
応させ、図1に示すようにチタン層5a上に窒化チタン
層5bを形成する。Next, the flow rate adjusting valve 16 is opened, nitrogen gas is introduced into the vacuum chamber 11 through the gas introducing pipe 15 near the surface of the substrate 12, and this nitrogen gas and the ionized clusters 40 and 28 to be irradiated are applied to the substrate. The reaction is carried out on 12 to form a titanium nitride layer 5b on the titanium layer 5a as shown in FIG.
【0023】次いで、流量調整バルブ16を閉じて真空
槽11内への窒素ガスの供給を停止した後、シャッター
18を閉じるとともにシャッター19を開の状態にする
と、第1のクラスター型イオン源21の場合と同様な作
用により、今度は第2のクラスター型イオン源22から
のシリコン22bのイオン化クラスターおよびクラスタ
ーが、基板12の表面に照射され衝突することによっ
て、図1に示すように窒化チタン層5b上にシリコン層
5cが形成され、これらチタン層5a、窒化チタン層5
bおよびシリコン層5cでバリア層5が構成される。Then, the flow rate adjusting valve 16 is closed to stop the supply of the nitrogen gas into the vacuum chamber 11, and then the shutter 18 is closed and the shutter 19 is opened, whereby the first cluster type ion source 21 By the same action as the case, the ionized clusters and clusters of the silicon 22b from the second cluster type ion source 22 are irradiated to the surface of the substrate 12 and collide with each other, so that the titanium nitride layer 5b as shown in FIG. A silicon layer 5c is formed on the titanium layer 5a and the titanium nitride layer 5
The barrier layer 5 is composed of b and the silicon layer 5c.
【0024】その後、シャッター19を閉じるとともに
シャッター20を開の状態にすると、第3のクラスター
イオン源23からのアルミニウム23bのイオン化クラ
スターおよびクラスターが、基板12の表面に照射され
衝突することによって、図1に示すように配線層3がシ
リコン層5c上に形成され、集積回路が構成される。After that, when the shutter 19 is closed and the shutter 20 is opened, the ionized clusters and clusters of aluminum 23b from the third cluster ion source 23 are irradiated on the surface of the substrate 12 and collide with each other. As shown in FIG. 1, the wiring layer 3 is formed on the silicon layer 5c to form an integrated circuit.
【0025】上記のように構成されるこの発明の実施例
1における集積回路によれば、コンタクトホール2aの
長さ方向に対して、シリコン基板1側からシリコンとの
コンタクト抵抗が小さく且つ密着性の高いチタン層5
a、又、その上からシリコンとアルミ配線材料とのバリ
ア性が良好な窒化チタン層5bを、さらに又、その上か
らアルミ配線材料と密着性および濡れ性が良く、アルミ
ニウムと合金化しやすいシリコン層5cをそれぞれ配設
し、バリア層5をこれら各層5a、5b、5cの3層構
造としたので、According to the integrated circuit of the first embodiment of the present invention configured as described above, the contact resistance from the silicon substrate 1 side to silicon is small and the adhesion is high in the length direction of the contact hole 2a. High titanium layer 5
a, a titanium nitride layer 5b having a good barrier property between silicon and an aluminum wiring material, and a silicon layer having good adhesion and wettability with the aluminum wiring material and being easily alloyed with aluminum. 5c are respectively arranged and the barrier layer 5 has a three-layer structure of these layers 5a, 5b and 5c.
【0026】配線層3形成時の基板加熱により、バリア
層5の最表層のシリコン層5cは配線層3のアルミニウ
ムと反応し、合金化することによって配線層3の融点を
低下させるため、リフローしやすくなり微細なコンタク
トホール2aに対しても埋め込み性が向上し、又、電気
的コンタクト性およびバリア性の良い集積回路が得られ
る。When the substrate is heated when the wiring layer 3 is formed, the outermost silicon layer 5c of the barrier layer 5 reacts with aluminum of the wiring layer 3 and alloys to lower the melting point of the wiring layer 3 so that reflow occurs. As a result, the burying property is improved even in the fine contact hole 2a, and an integrated circuit having a good electrical contact property and a good barrier property can be obtained.
【0027】実施例2.尚、上記実施例1では、配線層
3のアルミニウムとで合金を形成してアルミニウムの融
点を低下させる金属層としてシリコン層5cを適用した
が、勿論これに限定されるものではなく、シリコンに替
えてゲルマニウム、チタン等を適用しても同様の効果を
得ることは言うまでもない。Example 2. In the first embodiment, the silicon layer 5c is applied as a metal layer that lowers the melting point of aluminum by forming an alloy with aluminum of the wiring layer 3. However, the present invention is not limited to this, and silicon is used instead. Needless to say, the same effect can be obtained by applying germanium, titanium or the like.
【0028】実施例3.図4はこの発明の実施例3にお
ける集積回路の構成を示す断面図である。図において、
図1に示す実施例1と同様な部分は同一符号を付して説
明を省略する。41a、41bは図1に示す5a、5b
と同様なチタン層および窒化チタン層、41cはアルミ
ニウムとシリコンの合金層であり、これら各層41a、
41b、41cでバリア層41を形成している。Example 3. Fourth Embodiment FIG. 4 is a sectional view showing the structure of an integrated circuit according to a third embodiment of the present invention. In the figure,
The same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 41a and 41b are 5a and 5b shown in FIG.
Titanium layer and titanium nitride layer similar to the above, 41c is an alloy layer of aluminum and silicon, and each of these layers 41a,
The barrier layer 41 is formed by 41b and 41c.
【0029】次に、上記のように構成される実施例3に
おける集積回路の薄膜形成を、図2に示す薄膜形成装置
を用いて行う場合について説明する。まず、実施例1の
場合と同様にして、チタン層41aおよび窒化チタン層
41bを形成した後、流量調整バルブ16を閉じて真空
槽11内への窒素ガスの供給を停止し、シャッター18
を閉じるとともに残りの両シャッター19、20を開の
状態にすると、第2のクラスターイオン源22からはシ
リコン22bのイオン化クラスターおよびクラスター
が、又、第3のクラスターイオン源23からはアルミニ
ウム23bのイオン化クラスターおよびクラスターが、
それぞれ基板12上に照射され衝突することによって、
図4に示すようにアルミニウムとシリコンの合金層41
cが窒化チタン層41b上に形成されてバリア層41が
構成される。Next, a case will be described in which the thin film formation of the integrated circuit according to the third embodiment configured as described above is performed using the thin film forming apparatus shown in FIG. First, in the same manner as in Example 1, after forming the titanium layer 41a and the titanium nitride layer 41b, the flow rate adjusting valve 16 is closed to stop the supply of nitrogen gas into the vacuum chamber 11, and the shutter 18 is opened.
And the remaining shutters 19 and 20 are opened, the ionized clusters and clusters of silicon 22b from the second cluster ion source 22 and the aluminum 23b from the third cluster ion source 23 are ionized. Clusters and clusters
By irradiating and colliding with the substrate 12, respectively,
As shown in FIG. 4, an alloy layer 41 of aluminum and silicon
Barrier layer 41 is formed by forming c on titanium nitride layer 41b.
【0030】その後、シャッター19を閉じてシャッタ
ー20のみを開とし、第3のクラスターイオン源23か
らのアルミニウム23aのイオン化クラスターおよびク
ラスターを、基板12上に照射させて衝突させることに
より、合金層41c上に配線層3が形成されて集積回路
が構成される。After that, the shutter 19 is closed and only the shutter 20 is opened, and the ionized clusters and clusters of the aluminum 23a from the third cluster ion source 23 are irradiated on the substrate 12 to collide with each other, whereby the alloy layer 41c. The wiring layer 3 is formed on the upper part of the integrated circuit.
【0031】上記のように構成された実施例3における
集積回路では、合金層41cが配線層3形成の際の基板
加熱時に、配線層3の融点を低下させリフローしやすく
するため、コンタクトホール2aに対する埋め込み性は
向上し、又、残りの各層41a、41bによって電気的
コンタクト性およびバリア性も向上する。In the integrated circuit according to the third embodiment having the above-described structure, the alloy layer 41c lowers the melting point of the wiring layer 3 during heating of the substrate during formation of the wiring layer 3 and facilitates reflow. Is improved, and the remaining layers 41a and 41b also improve the electrical contact and barrier properties.
【0032】実施例4.尚、上記実施例3では、合金層
41cとしてアルミニウムとシリコンとの合金の場合に
ついて説明したが、図2に示するつぼ22a内のシリコ
ン22bに替えて、例えばゲルマニウム、チタン等を用
い、アルミニウムとゲルマニウムの合金、アルミニウム
とチタンの合金としても、上記実施例3と同様の効果を
得ることができる。Example 4. In the third embodiment, the alloy layer 41c is made of an alloy of aluminum and silicon. However, instead of the silicon 22b in the crucible 22a shown in FIG. 2, for example, germanium, titanium or the like is used, and aluminum and germanium are used. The same effect as in the third embodiment can be obtained by using the above alloy or an alloy of aluminum and titanium.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
ればバリア層を基板からアルミ配線層に向かってチタン
層、窒化チタン層およびアルミ配線層のアルミニウムと
で合金を形成しアルミニウムの融点を低下させる金属層
で構成したので、良好なステップカバレッジを確保で
き、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むこと
が可能な集積回路を提供することができる。As described above, according to claim 1 of the present invention, an alloy is formed by forming a barrier layer from a substrate toward an aluminum wiring layer with a titanium layer, a titanium nitride layer and aluminum of the aluminum wiring layer. Since it is composed of the metal layer that lowers the melting point, it is possible to provide an integrated circuit that can secure good step coverage and can satisfactorily bury the wiring layer in the contact hole.
【0034】又、この発明の請求項2によれば、バリア
層を基板からアルミ配線層に向かってチタン層、窒化チ
タン層およびアルミニウムとアルミ配線層のアルミニウ
ムの融点を低下させる金属とで形成されるアルミ合金層
で構成したので、良好なステップカバレッジを確保で
き、配線層をコンタクトホール内へ良好に埋め込むこと
が可能な集積回路を提供することができる。According to a second aspect of the present invention, the barrier layer is formed of a titanium layer, a titanium nitride layer and aluminum from the substrate toward the aluminum wiring layer and a metal that lowers the melting point of aluminum in the aluminum wiring layer. Since it is composed of the aluminum alloy layer, it is possible to provide an integrated circuit in which good step coverage can be secured and the wiring layer can be satisfactorily embedded in the contact hole.
【0035】又、この発明の請求項3によれば、請求項
2において、アルミ合金層を形成するアルミニウムおよ
びアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下させる金属
を、ICB法により同時に蒸着するようにしたので、良
好なステップカバレッジを確保でき、配線層をコンタク
トホール内に良好に埋め込むことが可能なことは勿論の
こと、製造工程の削減が可能な集積回路を提供すること
ができる。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the metal that lowers the melting point of aluminum forming the aluminum alloy layer and aluminum of the aluminum wiring layer is simultaneously deposited by the ICB method. Therefore, it is possible to provide an integrated circuit in which good step coverage can be secured, the wiring layer can be satisfactorily embedded in the contact hole, and the number of manufacturing steps can be reduced.
【0036】又、この発明の請求項4によれば、所定の
真空度に保持され基板が収納された真空槽内に、チタン
のイオン化された蒸気またはイオン化クラスターを基板
上に照射して蒸着させる第1のクラスター型イオン源
と、アルミニウムと合金を形成することによりアルミニ
ウムの融点を低下させる金属のイオン化された蒸気また
はイオン化クラスターを基板上に照射して蒸着させる第
2のクラスター型イオン源と、アルミニウムのイオン化
された蒸気またはイオン化クラスターを基板上に照射し
て蒸着させる第3のクラスター型イオン源と、基板上近
傍に窒素ガスを導入する窒素ガス導入手段とを備えたの
で、良好なステップカバレッジを確保でき、配線層をコ
ンタクトホール内へ良好に埋め込むことが可能な集積回
路を製造できる薄膜形成装置を提供することができ、実
用上優れた効果を発揮することができる。According to a fourth aspect of the present invention, an ionized vapor or ionized cluster of titanium is irradiated onto the substrate for vapor deposition in a vacuum chamber which is held at a predetermined degree of vacuum and accommodates the substrate. A first cluster-type ion source, and a second cluster-type ion source for irradiating a substrate with ionized vapor or ionized clusters of a metal that lowers the melting point of aluminum by forming an alloy with aluminum for vapor deposition Good step coverage because a third cluster type ion source for irradiating the substrate with ionized vapor or ionized clusters of aluminum for vapor deposition and a nitrogen gas introducing means for introducing nitrogen gas in the vicinity of the substrate are provided. Thin film capable of producing an integrated circuit in which the wiring layer can be secured and the wiring layer can be satisfactorily embedded in the contact hole. Can provide deposition apparatus, it is possible to exert a practically superior effect.
【図1】この発明の実施例1における集積回路の構成を
示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an integrated circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1における集積回路の薄膜を形成するための
薄膜形成装置の概略構成を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a thin film forming apparatus for forming a thin film of the integrated circuit in FIG.
【図3】図2に示す薄膜形成装置における各クラスター
型イオン源と基板との位置関係を模式的に示す図であ
る。3 is a diagram schematically showing a positional relationship between each cluster type ion source and a substrate in the thin film forming apparatus shown in FIG.
【図4】この発明の実施例3における集積回路の構成を
模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of an integrated circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図5】従来の集積回路の構成を模式的に示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a conventional integrated circuit.
1 シリコン基板 2 絶縁層 2a コンタクトホール 3 配線層 5、41 バリア層 5a、41a チタン層 5b、41b 窒化チタン層 5c シリコン層(金属層) 11 真空槽 12 基板 13 回転保持機構 14 加熱ヒータ 15 ガス導入管 18、19、20 シャッター 21 第1のクラスター型イオン源 21a、22a、23a るつぼ 21b チタン 22b シリコン 23b アルミニウム 41 バリア層 41c 合金層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 Insulating layer 2a Contact hole 3 Wiring layer 5,41 Barrier layer 5a, 41a Titanium layer 5b, 41b Titanium nitride layer 5c Silicon layer (metal layer) 11 Vacuum tank 12 Substrate 13 Rotation holding mechanism 14 Heating heater 15 Gas introduction Tubes 18, 19, 20 Shutters 21 First cluster type ion source 21a, 22a, 23a Crucible 21b Titanium 22b Silicon 23b Aluminum 41 Barrier layer 41c Alloy layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/768 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/768
Claims (4)
が形成された集積回路において、上記バリア層は上記基
板から上記アルミ配線層に向かってチタン層、窒化チタ
ン層および上記アルミ配線層のアルミニウムとで合金を
形成し上記アルミニウムの融点を低下させる金属層で構
成されていることを特徴とする集積回路。1. In an integrated circuit in which an aluminum wiring layer is formed on a substrate via a barrier layer, the barrier layer includes a titanium layer, a titanium nitride layer and an aluminum wiring layer from the substrate toward the aluminum wiring layer. An integrated circuit comprising an alloy with aluminum to form a metal layer which lowers the melting point of aluminum.
が形成された集積回路において、上記バリア層は上記基
板から上記アルミ配線層に向かってチタン層、窒化チタ
ン層およびアルミニウムと上記アルミ配線層のアルミニ
ウムの融点を低下させる金属とで形成されるアルミ合金
層で構成されていることを特徴とする集積回路。2. In an integrated circuit in which an aluminum wiring layer is formed on a substrate via a barrier layer, the barrier layer is a titanium layer, a titanium nitride layer and aluminum and the aluminum wiring from the substrate toward the aluminum wiring layer. An integrated circuit comprising an aluminum alloy layer formed of a metal that lowers the melting point of aluminum in the layer.
よびアルミ配線層のアルミニウムの融点を低下させる金
属は、ICB法により同時に蒸着されていることを特徴
とする請求項2記載の集積回路。3. The integrated circuit according to claim 2, wherein the metal forming the aluminum alloy layer and the metal for lowering the melting point of aluminum in the aluminum wiring layer are simultaneously deposited by the ICB method.
た真空槽内に、チタンのイオン化された蒸気またはイオ
ン化クラスターを上記基板上に照射して蒸着させる第1
のクラスター型イオン源と、アルミニウムと合金を形成
することによりアルミニウムの融点を低下させる金属の
イオン化された蒸気またはイオン化クラスターを上記基
板上に照射して蒸着させる第2のクラスター型イオン源
と、アルミニウムのイオン化された蒸気またはイオン化
クラスターを上記基板上に照射して蒸着させる第3のク
ラスター型イオン源と、上記基板上近傍に窒素ガスを導
入する窒素ガス導入手段とを備えたことを特徴とする集
積回路の薄膜形成装置。4. A first chamber for irradiating an ionized vapor or ionized cluster of titanium onto the substrate in a vacuum chamber, which is maintained at a predetermined degree of vacuum and accommodates the substrate, for vapor deposition.
And a second cluster type ion source for irradiating and vaporizing an ionized vapor or ionized cluster of a metal that lowers the melting point of aluminum by forming an alloy with aluminum on the substrate. A third cluster type ion source for irradiating and vaporizing the ionized vapor or ionized clusters on the substrate, and a nitrogen gas introducing means for introducing nitrogen gas in the vicinity of the substrate. Thin film forming equipment for integrated circuits.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19606193A JPH0750275A (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Integrated circuit and its thin film forming equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19606193A JPH0750275A (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Integrated circuit and its thin film forming equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0750275A true JPH0750275A (en) | 1995-02-21 |
Family
ID=16351552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19606193A Pending JPH0750275A (en) | 1993-08-06 | 1993-08-06 | Integrated circuit and its thin film forming equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0750275A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7022598B2 (en) | 2003-07-07 | 2006-04-04 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Method of producing multilayer interconnection structure |
WO2011081202A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | Method for manufacturing an electronic component, electronic component, plasma treatment device, control program, and recording medium |
-
1993
- 1993-08-06 JP JP19606193A patent/JPH0750275A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7022598B2 (en) | 2003-07-07 | 2006-04-04 | Semiconductor Technology Academic Research Center | Method of producing multilayer interconnection structure |
WO2011081202A1 (en) * | 2009-12-29 | 2011-07-07 | キヤノンアネルバ株式会社 | Method for manufacturing an electronic component, electronic component, plasma treatment device, control program, and recording medium |
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